哮天龍水庫大壩厚層碾壓混凝土技術(shù)研究
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孫春貴
（貴州盤縣水利局，貴州六盤水553537）
【摘要】在貴州盤縣哮天龍水庫大壩施工中運(yùn)用厚層碾壓混凝土技術(shù)，對(duì)施工過程、質(zhì)量檢測(cè)方式可未進(jìn)行系統(tǒng)研究 結(jié)果表明，應(yīng)用厚層碾壓混凝土技術(shù)壩段混凝土質(zhì)量滿足國家規(guī)范要求。
【關(guān)鍵詞】哮天龍水庫；厚層碾壓混凝土；技術(shù)研究
1前言
目前，國內(nèi)受碾壓設(shè)備和密度檢測(cè)儀器的限制，碾壓混凝土壩（簡(jiǎn)稱RCC）施工均采用鋪料厚約35cm、壓實(shí)厚約30cm的薄層碾壓工藝，為突破RCC常規(guī)薄層碾壓的限制，縮短碾壓混凝土壩施工�。�，提高壩體施工質(zhì)量，采用新型垂直碾壓設(shè)備和厚層混凝土壓實(shí)度檢測(cè)儀器，進(jìn)行厚層混凝土碾壓技術(shù)研究與應(yīng)用是必要的。
2008年4月24-25日，項(xiàng)目組在貴州省盤縣哮天龍供水水庫工程現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行了厚層碾壓混凝土專項(xiàng)試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果顯示，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。2008年4月26日，開始進(jìn)行60cm厚碾壓混凝土的施工，2009年5月20日，該工程施工全部結(jié)束。2011年5月，該工程被評(píng)為貴州省2011年“黃果樹杯”優(yōu)質(zhì)施工工程。
2 RCC厚層碾壓混凝土研究程序及內(nèi)容
a．收集相關(guān)資料，對(duì)國內(nèi)外厚層碾壓混凝土技術(shù)進(jìn)行調(diào)研。
b．調(diào)查、篩選厚層碾壓設(shè)備、壓實(shí)度檢測(cè)儀器型號(hào)，對(duì)其碾壓能力、檢測(cè)精度、速度及適用性進(jìn)行對(duì)比，確定最適用的設(shè)備。
c．在貴州省盤縣哮天龍供水水庫工程中進(jìn)行混凝土碾壓試驗(yàn)，確定最佳施工參數(shù)，包括鋪料厚度、碾壓厚度、碾壓遍數(shù)、碾壓速度等、
d．根據(jù)上述混凝土碾壓試驗(yàn)成果，在貴州省盤縣哮天龍供水水庫工程中實(shí)施應(yīng)用厚層混凝土碾壓技術(shù)，對(duì)厚層碾壓壩段進(jìn)行取芯檢測(cè)和室內(nèi)試驗(yàn)等工作。
e．提出系統(tǒng)總結(jié)報(bào)告，對(duì)厚層碾壓混凝土技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。
3厚層碾壓混凝土實(shí)施
3.1 施工配合比
a．水泥為1，．C32.5水泥；粉煤灰為Ⅱ級(jí)粉煤灰；外加劑為L(zhǎng)Z-1高效減水劑，摻量為1%，減水率為17%和引氣劑IZ-14型，摻量為0.02%，含氣量為5.10%。
b．粗細(xì)骨料為人工砂石料，巖性為二疊系下統(tǒng)茅口組灰至深灰色中至厚層狀含燧石團(tuán)塊及白云質(zhì)團(tuán)塊灰?guī)r；三級(jí)配碎石比例摻量為30%：30%：40%(5~20mm: 20~ 40mm: 40~80mm)，二級(jí)配碎石比例摻量為40%: 60%(5~20mm: 20~ 40mm).
大壩工程所用混凝土配合比，如表1所列。
3.2檢測(cè)儀器的標(biāo)定
3.2.1 檢測(cè)儀器
混凝土壓實(shí)后，30cm深處混凝土壓實(shí)度采用HS-2002核子密度儀檢測(cè)；40cm、50cm、60crn深處？昆凝土壓實(shí)度采用ROCKY型改良密度儀（SRD-2 SS-5型）檢測(cè)。
3.2.2標(biāo)定塊制作
標(biāo)定塊共制4塊，其中3塊為混凝土標(biāo)定塊，l塊為砂標(biāo)定塊，標(biāo)定塊尺寸均為1m×1m x1m（采用鋼模板制作成型箱）�；炷涟幢�1配合比配制，其中1號(hào)標(biāo)定塊采用三級(jí)配混凝土；3號(hào)標(biāo)定塊采用二級(jí)配混凝土，成型標(biāo)定塊時(shí)分三層鋪料并采用插入式振搗振密實(shí)；2號(hào)標(biāo)定塊用三級(jí)配混凝土成型，成型時(shí)分三層鋪料稍加平整后不予振搗。砂標(biāo)定塊編為4號(hào)塊，采用施工混凝土砂，每裝20cm高，用鐵鏟耙平后再裝上一層，砂在現(xiàn)場(chǎng)稱重。
3.2.3儀器標(biāo)定情況
兩種檢測(cè)儀器的標(biāo)定情況如表2所列。
從上表可知，SRD-2SS-5型密度檢測(cè)儀檢測(cè)結(jié)果為：同孔內(nèi)越深的點(diǎn)位壓實(shí)度越大。
3.3碾壓混凝土生產(chǎn)
3.3.1 混凝土拌和
采用自動(dòng)化程度較高的混凝土拌和系統(tǒng)，設(shè)置HD-150型強(qiáng)制式拌和機(jī)，通過電子稱量，將稱好的混凝土組合用料，用皮帶輸送機(jī)運(yùn)到拌和機(jī)內(nèi)進(jìn)行拌和。HD-150型強(qiáng)制式拌和機(jī)拌和能力實(shí)際最大為130m3／h。
3.3.2混凝土運(yùn)輸
從拌和站到大壩，混凝土水平運(yùn)輸均采用自卸汽車運(yùn)輸，大壩混凝土垂直運(yùn)輸方案為1703. 6m高程以下部分由自卸汽車直接運(yùn)輸上壩。其輸送方式為在大壩上游側(cè)右岸經(jīng)銀河煤礦辦公樓至柏火公路運(yùn)輸?shù)綁位�，根�?jù)澆筑進(jìn)度利用開挖棄渣回填至1703. 6m高程。1703. 6m以上采用2條皮帶機(jī)從拌和系統(tǒng)接出至集料斗，從集料斗經(jīng)箱式滿管直接進(jìn)入壩上，如圖1所示。同時(shí)壩上用2輛自卸汽車定點(diǎn)接料倒運(yùn)。
溢洪道常態(tài)混凝土采用TC6020A型塔機(jī)吊運(yùn)人倉，塔機(jī)安在溢流壩段右邊墩下游側(cè)，皮帶機(jī)及箱式滿管將混凝土運(yùn)至壩上集料斗內(nèi)。用塔機(jī)垂直運(yùn)輸?shù)絺}面是在塔機(jī)先澆筑完溢流壩段的混凝土后，為了提高塔機(jī)的利用率，在塔機(jī)的大吊重范圍內(nèi)吊運(yùn)混凝土，在壩面布置兩臺(tái)自卸汽車倒運(yùn)人倉。
3.4 混凝土碾壓和壓實(shí)度測(cè)點(diǎn)布置
3.4.1 碾壓工藝
混凝土入倉后，用SB-11平倉機(jī)平倉，分兩次鋪料，每次鋪33cm，兩次鋪料平倉后，采用SD451型垂直振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓，碾壓速度控制在2km/h內(nèi)，碾壓遍數(shù)為靜碾2遍，振碾10遍，再靜碾2遍，壓實(shí)后厚度為60cm。碾壓條帶搭接寬度10~ 20cm，端頭位搭接寬度為100cm左右。
3.4.2厚層碾壓設(shè)備
SD451垂直振動(dòng)碾，其主要性能指標(biāo)見表3。
3.4.3平倉設(shè)備
采用SB-11平倉機(jī)平倉混凝土（如圖2所示）。SB-11平倉機(jī)整機(jī)質(zhì)量11. 87t，額定功率78kW，鏟刀容量1. 97m3，尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=5. llm×2.74m×2. 80m。
3.4.4測(cè)點(diǎn)布置
混凝土壓實(shí)后，30cm深處混凝土壓實(shí)度采用HS-2002核子密度儀檢測(cè)；40cm、50cm、60cm深處混凝土壓實(shí)度采用ROCKY型改良密度儀（SRD-2SS-5型）檢測(cè)。兩種儀器檢測(cè)為相近點(diǎn)檢測(cè)，每個(gè)碾壓層檢測(cè)5點(diǎn)，1696.6~1700. 8m高程壩塊檢測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示，其余各高程壩塊壓實(shí)度檢測(cè)點(diǎn)布置參照?qǐng)D3。
4厚層碾壓混凝土檢測(cè)
為驗(yàn)證厚層碾壓混凝土的質(zhì)量，對(duì)每個(gè)倉號(hào)（壩塊）混凝土的下列指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)：⑧VC值及vc值經(jīng)時(shí)損失；⑤混凝土凝結(jié)時(shí)間；⑥混凝土試塊抗壓及抗?jié)B強(qiáng)度；⑧混凝土壓實(shí)度（每個(gè)點(diǎn)深度30cm、40cm、50cm、60cm共4處）；⑥實(shí)體混凝土強(qiáng)度；①實(shí)體滲透性。
4.1 混凝土vc值經(jīng)時(shí)損失及凝結(jié)時(shí)間檢測(cè)
各倉號(hào)（壩塊）混凝土vc值及其經(jīng)時(shí)損失和凝結(jié)時(shí)間均在拌和樓附近的試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，檢測(cè)數(shù)據(jù)見表4。
4.2 混凝土試塊抗壓及抗?jié)B強(qiáng)度檢測(cè)
混凝土施工過程，每個(gè)倉號(hào)（壩塊）28d、90d抗壓和抗?jié)B強(qiáng)度試塊各取1組，在室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)達(dá)到規(guī)定齡期后，抗壓強(qiáng)度在工地試驗(yàn)檢測(cè)，抗?jié)B強(qiáng)度送第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果如表5所列。
4.3 混凝土壓實(shí)度檢測(cè)
混凝土按規(guī)定遍數(shù)碾壓后，先用ROCKY型改良密度儀進(jìn)行40cm、50cm、60cm深處混凝土壓實(shí)度檢測(cè)，再用HS-2002核子密度儀進(jìn)行30cm深處混凝土壓實(shí)度檢測(cè)。
4.4鉆孔取芯檢測(cè)及分析
2009年7月，在厚層碾壓部位進(jìn)行鉆孔取芯。鉆取芯樣采用地質(zhì)鉆機(jī)，取芯直徑為150mm，共鉆3孔，并對(duì)鉆孔進(jìn)行外觀描述，對(duì)芯樣獲取率、壓水試驗(yàn)、聲波進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，以及對(duì)所取芯樣做抗壓強(qiáng)度、容重、抗剪、抗?jié)B、彈性模量、極限拉伸、抗凍試驗(yàn)檢測(cè)。
編號(hào)1號(hào)孔、2號(hào)孑L、3號(hào)孔進(jìn)尺分別為9. 80m、9. 80m、8.86m，各孑L取得芯樣總長(zhǎng)度分別為9.49m、8. 87m、8.40m，芯樣獲取率分別為96. 800/e、90. 50%、94. 90%，．芯樣抗壓強(qiáng)度平均值分別為32. 60MPa、26MPa和27. 60MPa；芯樣容重平均值分別為2432kg/m3、2437kg/m3和2448kg/m3。芯樣抗剪強(qiáng)度分別為c 7=1.15~1.33MPa,.／…=0.75~0.81,c’=0.79~0. 84MPa，f’=0.57~0.63和(’’=0.79~0.82MPa,廠’=0. 59~0.61；芯樣抗?jié)B平均值分別滿足W6和W4要求；芯樣彈性模量平均值分別為33. 50GPa，29. 40(;Pa和30. 20 GPa；芯樣極限拉伸值平均值分別為0. 80×10。4,0. 73×10。和0.74×10。4；芯樣抗凍平均值分別滿足Fl00和F50要求。
芯樣斷裂情況：芯樣斷裂均在層縫面，未見單層碾壓層內(nèi)有斷裂現(xiàn)象。
芯樣外觀質(zhì)量：混凝土芯樣完整、膠結(jié)較好、骨料分布基本均勻，芯樣側(cè)面無表觀缺陷，局部有少許氣孔。
從整個(gè)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果看，該工程原材料、混凝土的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果均滿足要求。
5應(yīng)用建議
a．混凝土厚層碾壓比常規(guī)薄層碾壓速度快、質(zhì)量好，但針對(duì)于某一個(gè)特定的工程，應(yīng)根據(jù)不同的倉面面積及通行條件，選用合適的混凝土運(yùn)輸方法、平倉設(shè)備及碾壓層厚，以保證混凝土入倉能力滿足混凝土鋪料層間間隔時(shí)間要求；采用厚層碾壓施工在經(jīng)濟(jì)上，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、各種碾壓檢測(cè)設(shè)備、混凝土生產(chǎn)能力、工程總體施工進(jìn)度等進(jìn)行綜合分析。
b．芯樣外觀質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)局部有少許氣孔，說明混凝土振搗不實(shí)，振搗設(shè)備的振搗能力尚需進(jìn)一步提高。
6結(jié)論
a．貴州省盤縣哮天龍供水水庫工程現(xiàn)場(chǎng)厚層碾壓混凝土專項(xiàng)試驗(yàn)研究、檢測(cè)結(jié)果表明，壩體混凝土的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。
b．在工程中選用激振力較強(qiáng)的SD451型垂直振動(dòng)碾和多次改良后的ROCKY核子水分密度儀可以滿足60cm厚層碾壓混凝土施工及檢測(cè)要求。
c．混凝土厚層( 50~lOOcm)碾壓技術(shù)，應(yīng)用于RCC壩尚屬首次。它突破了RCC常規(guī)30cm層厚的碾壓筑壩方法，經(jīng)測(cè)算與傳統(tǒng)30cm厚RCC筑壩技術(shù)相比，60cm厚混凝土碾壓技術(shù)可以節(jié)省20%~60%碾壓混凝土施工時(shí)間，加快碾壓混凝土工程的施工進(jìn)度，縮短碾壓混凝土工程的施工工期；同時(shí)，也可簡(jiǎn)化大體積混凝土的溫控措施，節(jié)省工程建設(shè)費(fèi)用；采用60cm厚混凝土碾壓技術(shù)進(jìn)行碾壓混凝土施工，也可減少50%的混凝土的層間接合薄弱面，改善并提高碾壓混凝土工程的施工質(zhì)量。此技術(shù)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和推廣應(yīng)用價(jià)值。
